为何C#中使用StringBuilder时内存地址仍存在差异？

你犯了一个关键的测试错误：你没有检测StringBuilder内部缓冲区的内存地址，而是检测了每次调用ToString()生成的全新字符串的地址，这自然会导致两次地址不同。

问题根源拆解 #

1. StringBuilder.ToString()会创建新字符串
   每次调用ToString()，都会将StringBuilder内部缓冲区的内容复制到一个全新的string实例中。由于C#的字符串是不可变的，这个新字符串会被分配到新的内存区域，所以每次的地址必然不同。你看到的地址是这些临时字符串的地址，而非StringBuilder内部存储字符的缓冲区地址。

2. StringBuilder的可变性针对内部缓冲区
   StringBuilder的高效性来自它内部维护的可变字符数组缓冲区：

   • 当调用Append()时，如果现有缓冲区有足够空间，会直接在原有缓冲区追加内容，此时内部缓冲区的地址保持不变；
   • 如果追加内容超过缓冲区容量，StringBuilder会重新分配一块更大的缓冲区（此时内部缓冲区地址会变化），但这个变化你并没有检测到。

修正测试：检测StringBuilder内部缓冲区地址 #

如果你想验证StringBuilder内部缓冲区的地址变化，可以通过反射获取其内部缓冲区（注意：不同.NET版本的内部字段名可能略有差异，以下基于.NET Framework/.NET Core常见实现）：

using System.Reflection;

// ... 原有代码 ...

Console.WriteLine("Using String Builder to (mutable string)");
StringBuilder str2 = new StringBuilder();

str2.Append("Interview");
Console.WriteLine("str2 text is:" + str2);
// 获取内部缓冲区地址
var chunkCharsField = typeof(StringBuilder).GetField("_chunkChars", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
char[] internalBuffer = (char[])chunkCharsField.GetValue(str2);
unsafe
{
    fixed (char* pointer = internalBuffer)
    {
        Console.WriteLine("StringBuilder内部缓冲区地址: " + (int)pointer);
    }
}

str2.Append("Selection Process");
Console.WriteLine("str2 modified text is: " + str2);
// 再次获取内部缓冲区地址
internalBuffer = (char[])chunkCharsField.GetValue(str2);
unsafe
{
    fixed (char* pointer = internalBuffer)
    {
        Console.WriteLine("StringBuilder修改后内部缓冲区地址: " + (int)pointer);
    }
}

如果初始缓冲区容量足够容纳追加的内容，两次输出的内部缓冲区地址会相同；如果容量不足触发了扩容，地址才会变化。

总结 #

你的测试代码误将ToString()生成的新字符串地址当作StringBuilder的内存地址，这才导致结果与预期不符。StringBuilder的可变性体现在内部缓冲区的复用/扩容上，而非每次生成的字符串对象地址不变。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Malaka